(57)【要約】【課題】本発明は溶融金属が収容されたメッキ槽に金属ストリップを通過させながら連続的にメッキする工程で溶融金属を安定的に浮揚できるようにする溶融金属浮揚装置及び溶融金属浮揚方法に関する。【解決手段】このために本発明は下端面に開口部が形成されるメッキ槽と、その上端部外側面に沿って形成される附属槽と、前記メッキ槽下端に形成されて前記メッキ槽の内部及び前記附属槽と各々連通するチャンバー及び前記メッキ槽外側面に隣接して設置される交流電磁石とを含み、前記チャンバーは前記交流電磁石による電磁気力によって前記噴出口を通じて前記溶融金属を噴出する、溶融金属浮揚装置を提供する。また、本発明はメッキ槽とその長辺部外側面に設置される交流電磁石及び前記メッキ槽の短辺部下端外側面に設置されてその対応する内側面に凝固層を形成する溶融金属冷却器を含む溶融金属浮揚装置を提供する。【選択図】図１
2006083472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長辺部と短辺部からなる略長方形の横断面を有して下端面にスロット形態の開口部が形成されて内部に溶融金属が収容されるメッキ槽と、
前記メッキ槽上端部の外側面周囲に沿ってバケット形態に形成されて前記メッキ槽上端からあふれ出る溶融金属が臨時に貯蔵される附属槽と、
前記メッキ槽下端の長辺部側面に沿って外側に形成され、前記メッキ槽内部に向かって上向きに傾いて形成されるスリット形態の噴出口を通じて前記メッキ槽内部と連通されるチャンバーと、
前記附属槽と前記チャンバーを連通するように連結する複数個の補助管と、
前記附属槽と前記チャンバーの間で前記メッキ槽の長辺部外側面に隣接して設置されるコアと前記コアに巻き取られて交流電流が流れるコイルを含んで構成される交流電磁石と、を含み、前記チャンバーは前記交流電磁石による電磁気力によって前記噴出口を通じて前記溶融金属を噴出する、金属ストリップの連続溶融メッキのための溶融金属浮揚装置。
【請求項２】
前記メッキ槽は溶融金属が前記附属槽に排出され得るように長辺部側面上端に前記附属槽を向いて排出口が形成されることを特徴とする、請求項１に記載の金属ストリップの連続溶融メッキのための溶融金属浮揚装置。
【請求項３】
前記補助管は略長方形の横断面を有するメッキ槽の四隅の各々に少なくとも一つずつ形成されることを特徴とする、請求項１に記載の金属ストリップの連続溶融メッキのための溶融金属浮揚装置。
【請求項４】
前記補助管は前記電磁石コアの対向する一対のポールの隣接する外側に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の金属ストリップの連続溶融メッキのための溶融金属浮揚装置。
【請求項５】
前記補助管は前記電磁石コアの対向する一対のポールの間に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の金属ストリップの連続溶融メッキのための溶融金属浮揚装置。
【請求項６】
前記補助管は前記電磁石コアのヨーク外側に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の金属ストリップの連続溶融メッキのための溶融金属浮揚装置。
【請求項７】
前記噴出口を通じて噴射される溶融金属が前記メッキ槽の下端面開口部に引き込まれる金属ストリップとなす角度が３０゜乃至４５゜の範囲に属することを特徴とする、請求項１に記載の金属ストリップの連続溶融メッキのための溶融金属浮揚装置。
【請求項８】
長辺部と短辺部からなる略長方形の横断面を有して下端面にスロット形態の開口部が形成されて内部に溶融金属を収容するメッキ槽と、
前記メッキ槽下端の長辺部側面に沿って外側に形成され、前記メッキ槽内部に向かって上向きに傾いて形成されるスリット形態の噴出口を通じて前記メッキ槽内部と連通されるチャンバーと、
前記メッキ槽の長辺部下端外側面に隣接して設置される交流電磁石と、
前記メッキ槽の短辺部下端外側面に付着設置されて前記メッキ槽の短辺部下端内側面に凝固層を形成させる溶融金属冷却器と、を含み、前記チャンバーは前記交流電磁石による電磁気力によって前記噴出口を通じて前記溶融金属を噴出する、金属ストリップの連続溶融メッキのための溶融金属浮揚装置。
【請求項９】
前記凝固層が形成されるメッキ槽の短辺部下端内側面と前記メッキ槽の短辺部下端外側面に各々設置される温度測定器と、
前記溶融金属冷却器と連結されて前記溶融金属冷却器に供給される冷却剤の量を調節する冷却剤供給バルブと、
前記温度測定器と前記冷却剤供給バルブに連結されて測定された温度によって冷却剤の供給を制御することによってメッキ槽内部に形成される凝固層の厚さを調節する冷却能制御機とをさらに含む、請求項８に記載の金属ストリップの連続溶融メッキのための溶融金属浮揚装置。
【請求項１０】
請求項８による溶融金属浮揚装置を利用する金属ストリップの連続溶融メッキ工程において、
メッキ槽の長辺部下端外側面に隣接して設置される交流電磁石のコイルに交流電流を流して前記メッキ槽内部に重力方向とは反対方向の電磁気力を発生させる段階と、
前記溶融金属冷却器に冷却剤を供給することによって前記メッキ槽の短辺部下端を冷却させて前記メッキ槽の短辺部下端内側面に溶融金属の凝固層を形成させる段階と、を含む溶融金属浮揚方法。
【請求項１１】
前記溶融金属の凝固層を形成させる段階は、
前記メッキ槽の短辺部内側壁及び外側壁の温度を各々測定する段階と、
前記測定された内側壁温度と外側壁温度の差による前記凝固層の厚さを計算して前記溶融金属冷却器に供給される冷却剤の量を導出する段階と、
前記導出された冷却剤の量により冷却剤を前記溶融金属冷却器に供給する段階と、を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の溶融金属浮揚方法。
【請求項１２】
長辺部と短辺部からなる略長方形の横断面を有して下端面にスロット形態の開口部が形成されて内部に溶融金属を収容するメッキ槽と、
前記メッキ槽上端部の外側面周囲に沿ってバケット形態に形成されて前記メッキ槽上端からあふれ出る溶融金属が臨時に貯蔵される附属槽と、
前記メッキ槽下端の長辺部側面に沿って外側に形成されて前記メッキ槽内部を向いて上向きに傾いて形成されるスリット形態の噴出口を通じて前記メッキ槽内部と連通するチャンバーと、
前記附属槽と前記チャンバーを連通するように連結する複数個の補助管と、
前記附属槽と前記チャンバーの間で前記メッキ槽の長辺部外側面に隣接して設置されるコアと前記コアに巻き取られて交流電流が流れるコイルを含んで構成される交流電磁石と、
前記メッキ槽の短辺部下端外側面に付着設置されて前記メッキ槽の短辺部下端内側面に凝固層を形成させる溶融金属冷却器と、を含み、前記チャンバーは前記交流電磁石による電磁気力によって前記噴出口を通じて前記溶融金属を噴出する、金属ストリップの連続溶融メッキのための溶融金属浮揚装置。
【請求項１３】
前記凝固層が形成されるメッキ槽の短辺部下端内側面と前記メッキ槽の短辺部下端外側面に各々設置される温度測定器と、
前記溶融金属冷却器と連結されて前記溶融金属冷却器に供給される冷却剤の量を調節する冷却剤供給バルブと、
前記温度測定器と前記冷却剤供給バルブに連結されて測定された温度によって冷却剤の供給を制御することによってメッキ槽内部に形成される凝固層の厚さを調節する冷却能制御機と、をさらに含む、請求項１２に記載の金属ストリップの連続溶融メッキのための溶融金属浮揚装置。
【請求項１４】
前記メッキ槽は溶融金属が前記附属槽に排出され得るように長辺部側面上端に前記附属槽を向いて排出口が形成されることを特徴とする、請求項１２に記載の金属ストリップの連続溶融メッキのための溶融金属浮揚装置。
【請求項１５】
前記補助管は略長方形の横断面を有するメッキ槽の四隅の各々に少なくとも一つずつ形成されることを特徴とする、請求項１２に記載の金属ストリップの連続溶融メッキのための溶融金属浮揚装置。
【請求項１６】
前記補助管は前記電磁石コアの対向する一対のポールの隣接する外側に配置されることを特徴とする、請求項１２に記載の金属ストリップの連続溶融メッキのための溶融金属浮揚装置。
【請求項１７】
前記補助管は前記電磁石コアの対向する一対のポールの間に配置されることを特徴とする、請求項１２に記載の金属ストリップの連続溶融メッキのための溶融金属浮揚装置。
【請求項１８】
前記補助管は前記電磁石コアのヨーク外側に配置されることを特徴とする、請求項１２に記載の金属ストリップの連続溶融メッキのための溶融金属浮揚装置。
【請求項１９】
前記噴出口を通じて噴射される溶融金属が前記メッキ槽の下端面開口部に引き込まれる金属ストリップとなす角度が３０゜乃至４５゜の範囲に属することを特徴とする、請求項１２に記載の金属ストリップの連続溶融メッキのための溶融金属浮揚装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属ストリップの連続溶融メッキ設備に関し、より詳しくは溶融金属が入ったメッキ槽に金属ストリップを通過させながら連続的にメッキする工程で電磁気場を利用して溶融金属が安定的に浮揚できるようにする金属ストリップの連続溶融メッキのための溶融金属浮揚装置及び溶融金属浮揚方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、金属ストリップの連続溶融メッキはメッキ液として用いられる溶融金属が貯蔵されたメッキ槽の内部を浸漬した状態で通過するように金属ストリップを連続的に供給することによって行われる。
【０００３】
図１５に示すように、従来の連続溶融メッキ方式はアルミニウムや亜鉛またはこれらの合金などのようにメッキ液として用いられる金属を溶解させた溶融金属８１をメッキ槽８３に入れておいて、シンクロール８５とスタビライジングロール８６を利用して連続的に供給される金属ストリップを前記メッキ槽８３内の溶融金属８１に浸漬（ｄｉｐ）させて再び取り出す方式である。
【０００４】
ここで、前記シンクロール８５は金属ストリップ８９の進行方向を変える役割をし、前記スタビライジングロール８６は移送される金属ストリップ８９の進行状態を調整する役割をする。このような前記シンクロール８５とスタビライジングロール８６は全てメッキ槽８３内の溶融金属８１内に浸っており、各ロールの軸受部は高温環境のため無潤滑状態のスリーブ−ブッシュ形態で支持される。
【０００５】
この時、前記のようなロールとその各構成品は溶融金属８１と反応して金属間の化合物を発生させ、これによる諸不純物がメッキされる金属ストリップ８９の表面に付着すれば、そのまま圧着されてメッキ金属ストリップの品質を低下させる要因となる。
【０００６】
また、無潤滑で回転する前記各ロールの軸受部は摩耗が進みやすく、このような軸受部の摩耗は金属ストリップ８９に振動を引き起こしてメッキされた金属ストリップに流れ紋を形成したりメッキ量の偏差を発生させるなどの欠陥を招くことがある。
【０００７】
したがって、前記各ロールと関連した諸問題を根本的に解決するためにはロールが溶融金属内に浸漬されないメッキ槽の構造を採択する必要がある。
【０００８】
これと関連して溶融金属に浸漬される金属ストリップ支持用の各ロールを排除する溶融メッキ方式が提案されている。このような方式はメッキ槽の下部に金属ストリップが引き込まれる開口部を形成し、この開口部を通してメッキされる金属ストリップが溶融金属の下部から引入されて上部に抜け出るようにし、前記開口部を通って溶融金属が流出しないように所定の流出防止手段を備えることである。
【０００９】
前記のような溶融金属に浸漬されるロールを排除する溶融メッキ方式において、開口部を通る溶融金属の流出防止手段と関連して、メッキ槽の開口部周囲に気体圧力室を設置して得られる気体圧で溶融金属の重量を支えて浮揚する方法が開示されており（特許文献１参照）、また、直流磁石をメッキ槽開口部周囲に配置して溶融金属に直流電流を流すことによって発生する電磁気力で溶融金属を浮揚させる方法が開示されている（特許文献２参照）。
【００１０】
また、メッキ槽開口部周囲にリニアインダクションモータ（Ｌｉｎｅａｒ Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｍｏｔｏｒ）を配置してトラベリング磁場（Ｔｒａｖｅｌｉｎｇ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｉｅｌｄ）を形成することによって発生する電磁気力で溶融金属を浮揚させる方法が開示されており（特許文献３及び特許文献４参照）、特にメッキ槽開口部周囲に交流電磁石を配置して伝導体（ＣｏｎｄｕｃｔｉｎｇＢｌｏｃｋ）をメッキ槽内の短辺部に設置することによって発生する電磁気力と開口部下方に気体圧力室を設けることによって得られる気体圧を利用して開口部から溶融金属が流出しないように浮揚させる方法が開示されている（特許文献５参照）。
【特許文献１】特開昭６３−１０９１４８号公報
【特許文献２】特開昭６３−３０３０４５号公報
【特許文献３】米国特許第５６６５４３７号
【特許文献４】特開昭６３−３１０９４９号公報
【特許文献５】米国特許第５８９７６８３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、前記提案された諸方法の中で気体圧を利用して溶融金属を浮揚させる方法は気体圧力室の圧力を一定に維持することが難しくて騷音が激しく発生し、気体が溶融金属に浸透すれば溶融金属内部に気泡が形成される問題がある。
【００１２】
直流磁石と直流電源を利用して溶融金属を浮揚させる方法は直流電流が金属ストリップに沿って流れて周辺設備に影響を与えることがあり、作業者の安全を確保することに難しさがあるという問題がある。
【００１３】
また、メッキ槽開口部周囲にリニアインダクションモータを設置して溶融金属を浮揚させる方法は開口部を通過する金属ストリップの変形を誘発することがある問題がある。
【００１４】
一方、交流電磁石と気体圧力室を同時に適用して溶融金属を浮揚させる方法は２種の手段を併行させるので費用が多くかかり、気体が溶融金属に浸透して溶融金属内部に気泡が形成され、その他に溶融金属に浸漬されている伝導体は溶解されてその形態を維持するのが難しいだけでなく、溶融金属の化学組成を維持することが困難であるという問題がある。
【００１５】
本発明はこのような問題を改善したもので、その技術的目的は電磁石コアと電磁石コイルからなる電磁気力発生装置をメッキ槽下端部に隣接するように設置することによってメッキ槽下端面の開口部を通じて溶融金属が流出しないようにする金属ストリップの連続溶融メッキのための溶融金属浮揚装置及び溶融金属浮揚方法を提供することにある。
【００１６】
本発明の他の目的はメッキ槽内の溶融金属を外部経路を通じて循環させてメッキ槽下端部から再びメッキ槽内に供給することにより前記メッキ槽下端面の開口部でさらに安定した溶融金属の浮揚状態を維持するようにする金属ストリップの連続溶融メッキのための溶融金属浮揚装置を提供することにある。
【００１７】
本発明の他の目的はメッキ槽下端部の短辺部内側に溶融金属の凝固層を人為的に形成させることによって前記メッキ槽下端面の開口部でさらに安定した溶融金属の浮揚状態を維持するようにする金属ストリップの連続溶融メッキのための溶融金属浮揚装置及び溶融金属浮揚方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
このような目的を達成するための本発明は、長辺部と短辺部からなる略長方形の横断面を有して下端面にスロット形態の開口部が形成されて内部に溶融金属が収容されるメッキ槽と、前記メッキ槽上端部の外側面周囲に沿ってバケット形態に形成されて前記メッキ槽上端からあふれ出る溶融金属が臨時に貯蔵される附属槽と、前記メッキ槽下端の長辺部側面に沿って外側に形成されて前記メッキ槽内部に向かって上向きに傾いて形成されるスリット形態の噴出口を通じて前記メッキ槽内部と連通するチャンバーと、前記附属槽と前記チャンバーを連通するように連結する複数個の補助管と、前記附属槽と前記チャンバーの間で前記メッキ槽の長辺部外側面に隣接して設置されるコアと前記コアに巻き取られて交流電流が流れるコイルを含んで構成される交流電磁石とを含み、前記チャンバーは前記交流電磁石による電磁気力によって前記噴出口を通じて前記溶融金属を噴出する、金属ストリップの連続溶融メッキのための溶融金属浮揚装置を第１の実施の形態として提供する。
【００１９】
前記メッキ槽は溶融金属が前記附属槽に排出され得るように長辺部側面上端に前記附属槽を向いて排出口が形成できる。
【００２０】
また、前記補助管は略長方形の横断面を有するメッキ槽の四隅の各々に少なくとも一つずつ形成されるのが好ましく、この時、前記補助管は電磁石コアの対向する一対のポールの隣接する外側に配置されたり、対向する一対のポールの間に配置されてもよい。
【００２１】
さらに、前記補助管を電磁石コアのヨーク外側に配置することも可能である。
【００２２】
一方、前記噴出口を通じて噴射される溶融金属が前記メッキ槽の下端面開口部に引入される金属ストリップとなす角度は３０゜乃至４５゜の範囲に属するようにするのが好ましい。
【００２３】
本発明はまた、長辺部と短辺部からなる略長方形の横断面を有して下端面にスロット形態の開口部が形成され内部に溶融金属が収容されるメッキ槽と、前記メッキ槽下端の長辺部側面に沿って外側に形成され、前記メッキ槽内部に向かって上向きに傾いて形成されるスリット形態の噴出口を通じて前記メッキ槽内部と連通されるチャンバーと、
前記メッキ槽の長辺部下端外側面に隣接して設置される交流電磁石及び前記メッキ槽の短辺部下端外側面に付着設置されて前記メッキ槽の短辺部下端内側面に凝固層を形成させる溶融金属冷却器と、を含み、前記チャンバーは前記交流電磁石による電磁気力によって前記噴出口を通じて前記溶融金属を噴出する、溶融金属浮揚装置を第２の実施の形態として提供する。
【００２４】
前記第２の実施の形態による溶融金属浮揚装置は前記凝固層が形成されるメッキ槽の短辺部下端内側面と前記メッキ槽の短辺部下端外側面に各々設置される温度測定器と、前記溶融金属冷却器と連結されて前記溶融金属冷却器に供給される冷却剤の量を調節する冷却剤供給バルブ及び前記温度測定器と前記冷却剤供給バルブに連結されて測定された温度によって冷却剤の供給を制御することによってメッキ槽内部に形成される凝固層の厚さを調節する冷却能制御機をさらに含んで構成できる。
【００２５】
一方、本発明は前記第２の実施の形態による溶融金属浮揚装置を利用する金属ストリップの連続溶融メッキ工程において、メッキ槽の長辺部下端外側面に隣接して設置される交流電磁石のコイルに交流電流を流して前記メッキ槽内部に重力方向とは反対方向の電磁気力を発生させる段階と、前記溶融金属冷却器に冷却剤を供給することによって前記メッキ槽の短辺部下端を冷却させて前記メッキ槽の短辺部下端内側面に溶融金属の凝固層を形成させる段階とを含む溶融金属浮揚方法を提供する。
【００２６】
ここで、前記溶融金属の凝固層を形成させる段階は前記メッキ槽の短辺部内側壁及び外側壁の温度を各々測定する段階と、前記測定された内側壁温度と外側壁温度の差による凝固層の厚さを計算して前記溶融金属冷却器に供給される冷却剤の量を導出する段階及び前記導出された冷却剤の量により冷却剤を前記溶融金属冷却器に供給する段階を含んで構成される。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の前記各実施の形態による溶融メッキ工程のための溶融金属浮揚装置及び浮揚方法によれば従来の方法と比較してメッキ槽内部に浸漬されるロールがなくてもメッキ槽下端開口部で溶融金属をさらに安定的に浮揚できるために、これらロールの維持及び保守に要する費用と時間を節減することができる。
【００２８】
さらに、金属ストリップを移送するために外部に設置されるロールの口径を拡大したり軸受部の潤滑を良好にすることによって金属ストリップの振動を低減させてメッキ層厚さの不均一性発生や表面での流れ紋発生などを防止できるので窮極的に工程の生産性を高くできる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できる最も好ましい実施の形態と添付した図面を利用して本発明を詳細に説明する。
【００３０】
まず、図１は本発明の第１の実施の形態による溶融金属浮揚装置を概略的に示した縦断面図である。
【００３１】
図１に示すように本発明による溶融金属浮揚装置２０は金属ストリップの連続溶融メッキのためのもので、およそは、溶融金属２２が収容されて下端面にスロット形態の開口部が形成されるメッキ槽２１とこのメッキ槽２１の側面に隣接設置されて前記溶融金属２２がメッキ槽２１の開口部を通って流出しないようにこれを浮揚させる交流電磁石３０で構成される。
【００３２】
前記メッキ槽２１は特に長辺部と短辺部からなる略長方形の横断面を有し、下端面に形成されるスロット形態の開口部を通してメッキされる金属ストリップ３３が引き入れられる。
【００３３】
前記メッキ槽２１の上端部には外側面周囲に沿ってバケット形態の附属槽２４が形成されるが、この附属槽２４は前記メッキ槽２１上端からあふれ出る溶融金属２２を必要に応じて一時的に貯蔵する。
【００３４】
このような附属槽２４は前記メッキ槽２１の長辺部各々に隣接するように設置されて前記メッキ槽２１を通過する金属ストリップ３３を間に置いて互いに対称に配置できる。
【００３５】
図２は本発明の第１の実施の形態による溶融金属浮揚装置の一側附属槽を示した平面図である。
【００３６】
図２に示されているように、前記附属槽２４の一側壁面をなす前記メッキ槽２１の長辺部側面上端には溶融金属２２が容易に附属槽２４にあふれ出るように排出口２３が形成される。
【００３７】
一方、前記メッキ槽２１下端にはチャンバー２６が長辺部側面に沿って外側に形成され、このチャンバー２６から前記メッキ槽２１内部を向いて上向きに傾くようにスリット形態の噴出口３８が形成されて前記チャンバー２６はメッキ槽２１内部と連通する。
【００３８】
このようなチャンバー２６は特に前記メッキ槽２１の長辺部側面と平行して長いチューブ形態を有し、前記長辺部各々に一つずつ対応されるように形成されてメッキされる金属ストリップ３３を間に置いて互いに対向するように配置されるのが好ましい。前記噴出口３８はまた前記長辺部側面と平行して長いスリット形態を有するのが好ましい。
【００３９】
図３及び図４は各々図２のＩＩＩ−ＩＩＩ方向及びＩＶ−ＩＶ方向から見た縦断面図であり、図５は図１のＶ−Ｖ方向から見た横断面図である。
【００４０】
図３及び図４に示すように、前記附属槽２４と前記チャンバー２６は複数個の補助管２８で互いに通じるように連結されるが、このような補助管２８は附属槽２４の下部面から始めて前記チャンバー２６の上部面まで前記メッキ槽２１の側面に沿って下方に形成される。
【００４１】
さらに、前記補助管２８は図５に示すように略長方形の横断面を有するメッキ槽２１の四隅の各々に一つずつ形成することができ、このような補助管２８を通じて前記メッキ槽２１からあふれ出て前記附属槽２４に臨時に貯蔵されていた溶融金属２２が前記チャンバー２６に流れ込むようになる。
【００４２】
前述のように、前記メッキ槽２１の側面には交流電磁石３０が隣接して設置される。
【００４３】
このような交流電磁石３０は前記附属槽２４と前記チャンバー２６の間で前記メッキ槽２１の長辺部外側面に隣接して設置される電磁石コア３１とこのコア３１に巻き取られる電磁石コイル３２を含んで構成される。
【００４４】
ここで、前記電磁石コア３１は前記メッキ槽２１を間にして互いに対向して配置されるポール（ｐｏｌｅ）と、このようなポールを連結するヨーク（ｙｏｋｅ）からなり、前記電磁石コイル３２は前記コア３１のポールに巻き取られて、これに通って交流電流が流れる。特に、前記電磁石コア３１のポールは少なくとも前記メッキ槽２１の長辺部の幅と同程度の幅を有するのが好ましい。
【００４５】
一方、前記補助管２８は、図５のように、前記電磁石コア３１の対向する一対のポール３１ａの隣接する外側に配置することができ、また、図６のように、前記電磁石コア３１の対向する一対のポール３１ａの間に配置することも可能である。
【００４６】
なお、前記電磁石コア３１のヨーク３１ｂ外側に別途のポートを設けて、前記附属槽と前記ポートを連結する補助管と前記ポートと前記チャンバーを連結する補助管を各々設置することによって溶融金属の移送を可能にすることもできる。この時、前記ポートは上下に駆動できて溶融金属の循環量を調節することができる。
【００４７】
以下、本発明の第１の実施の形態による溶融金属浮揚装置の作動過程を詳細に説明する。
【００４８】
まず、メッキ槽２１と補助管２８を溶融金属２２で満たして電磁石コイル３２に交流電流を流すと前記メッキ槽２１には図７のように、交流電磁石３０による電磁気場が形成される。
【００４９】
この時、メッキ槽２１内部に収容されている溶融金属２２には誘導電流が形成されて図８のように一つの電流経路４１を作る。この時、前記誘導電流と電磁気場によってこれらのベクトル積で表示されるロレンツ力（Ｌｏｒｅｎｔｚｆｏｒｃｅ）、つまり、電磁気力が電流経路４１の中心方向に作用して、その大きさはまた、前記誘導電流と電磁気場の積に比例する。したがって、前記メッキ槽２１の下端部では重力と反対方向の電磁気力が作用し、上端部では重力方向への電磁気力が作用する。
【００５０】
一方、本発明による溶融金属浮揚装置において、交流電磁石３０はメッキ槽２１の下端部に偏って開口部と隣接して配置されるので、図８のように、重力とは反対方向に作用するメッキ槽２１下端部での電磁気力４３がさらに優勢となり、交流電磁石３０から遠い上端部での電磁気力４２は非常に弱くなる。
【００５１】
したがって、前記メッキ槽２１内部の溶融金属２２に作用する全体的な電磁気力は重力とは反対方向に作用して前記溶融金属２２をメッキ槽２１内部で浮揚することができるようになる。
【００５２】
このように浮揚されるメッキ槽２１内の溶融金属２２は前記メッキ槽２１上端の排出口２３を通って附属槽２４にあふれ出て、これは再び前記附属槽２４下端に連結されている補助管２８に流れ込む。
【００５３】
前記補助管２８を通って移動した溶融金属２２は補助管２８の下端に連結されているチャンバー２６内に流入する。
【００５４】
このように前記チャンバー２６に流入した溶融金属２２は前記補助管２８の高さによる静水圧と前記交流電磁石３０による電磁気力によって前記チャンバー２６の噴出口３８を通ってフリーフラットジェット（ｆｒｅｅｆｌａｔ ｊｅｔ）形態で前記メッキ槽２１内部に噴射される。
【００５５】
図９は本発明による溶融金属浮揚装置のメッキ槽下端開口部の近くで溶融金属の流動場を数値解釈した結果を示す模式図である。
【００５６】
図９のように、前記噴出口３８を通って噴射されるフリーフラットジェット流動は引入される金属ストリップ３３に対して所定の角度（θ）を有し、メッキ槽２１の中心に向かって上向きに傾いて形成される。
【００５７】
この時、溶融金属を最も安定的に浮揚させるために前記フリーフラットジェット流動に対して金属ストリップ３３がなす角度（θ）は３０゜乃至４５゜の範囲に属するのが好ましく、この角度（θ）が３０゜未満である時には金属ストリップ３３と出会うフリーフラットジェット流動の速度が過度に小さくなる問題があり、４５゜を超える時にはフリーフラットジェット流動が金属ストリップに衝突して下方に弾き飛ばされる部分が発生するという問題がある。
【００５８】
このように噴射された溶融金属２２は前記メッキ槽２１の下端開口部付近から金属ストリップ３３に接近しながら流入し、このような溶融金属２２は重力反対方向の初期速度を有するだけでなく、元来この部分に存在した溶融金属によって電磁気場による誘導電流の経路が常に確保されるので、前記開口部から電磁気力で浮揚した溶融金属の自由表面は動力学的に安定化し、これによって溶融金属２２の浮揚が安定的に維持できる。
【００５９】
また、前記のように循環する溶融金属２２は前記メッキ槽２１を通過する金属ストリップ３３をメッキしながらその量が減少するので外部から持続的または周期的に補充が行わなければならない。
【００６０】
一方、交流電磁石３０によって形成される電磁気力の大きさは電磁石コイル３２に供給される電流量の自乗に比例するので、前記噴出口３８を通って噴射されるフリーフラットジェット流動による溶融金属２２の流出防止は、前記電磁石コイル３２に供給される電流量を調節して前記附属槽２４に収容された溶融金属２２の垂直方向高さを調節することによって安定的に達成できる。
【００６１】
図１０は本発明の第２の実施の形態による溶融金属浮揚装置を示した側断面図であり、図１１は本発明の第２の実施の形態による溶融金属浮揚装置を示した正断面図である。
【００６２】
本実施の形態による溶融金属浮揚装置５０は、図１０及び図１１に示すように、およそ、溶融金属を収容するメッキ槽５１と前記メッキ槽５１側面に隣接して設置されてメッキ槽５１内の溶融金属２２を浮揚させる交流電磁石６０及び前記メッキ槽５１内部側面の一部に溶融金属の凝固層５５を形成する溶融金属冷却器５３で構成される。
【００６３】
前記メッキ槽５１は長辺部と短辺部からなる略長方形の横断面を有し、その下端面にはメッキされる金属ストリップ３３を引入できるようにスロット形態の開口部が形成される。
【００６４】
前記交流電磁石６０は前記メッキ槽５１の長辺部下端外側面に隣接して設置され、金属ストリップ３３を間に置いて互いに対向するように配置される。
【００６５】
そして、前記溶融金属冷却器５３は前記メッキ槽５１の短辺部下端外側面に付着設置されて前記メッキ槽５１の短辺部下端内側面に凝固層５５を形成させる。
【００６６】
図１２は本発明の第２の実施の形態による溶融金属浮揚装置の冷却器を説明するために概略的に示した模式図である。
【００６７】
前記メッキ槽５１の短辺部側面に付着設置される溶融金属冷却器５３には、図１２に示すように、冷却剤が供給されて排出される冷却剤供給手段が設けられる。
【００６８】
前記冷却剤供給手段は前記メッキ槽５１内外側面の温度を測定する温度測定器５７ａ、５７ｂと、前記溶融金属冷却器５３に供給される冷却剤の量を調節できる冷却剤供給バルブ６３及び前記凝固層５５の厚さを調節するために測定された温度によって冷却剤の供給を制御する冷却能制御機６１を含んで構成される。
【００６９】
前記温度測定器５７ａ、５７ｂは前記凝固層５５が形成されるメッキ槽５１の短辺部下端内側面と外側面に各々設置できて、これから測定された温度情報は前記冷却能制御機６１に伝えられる。
【００７０】
そして、前記冷却剤供給バルブ６３は前記溶融金属冷却器５３と各々連結されており、前記冷却能制御機６１とも連結されて、これから伝えられる冷却剤供給情報によって冷却剤の供給量を調節する。
【００７１】
前記冷却能制御機６１は前記温度測定器５７ａ、５７ｂと冷却剤供給バルブ６３に共に連結されて前記温度測定器５７ａ、５７ｂで測定された温度によって冷却剤の供給を制御するので前記メッキ槽５１の内部に形成される凝固層５５の厚さを調節することができる。
【００７２】
図１３は本発明の第２の実施の形態による溶融金属浮揚装置において凝固層が形成される前のメッキ槽内部での誘導電流と電磁気力を概略的に示した模式図である。
【００７３】
交流電磁石６０によって形成される電磁気場はメッキ槽５１内の溶融金属２２に誘導電流を発生させ、このような誘導電流は図１３のように、一つの電流経路７１を形成する。
【００７４】
この時、前記誘導電流と電磁気場のベクトル積で表示されるロレンツ力（Ｌｏｒｅｎｔｚｆｏｒｃｅ）、つまり、電磁気力７２、７３、７５は電流経路７１の中心方向に作用し、その大きさは誘導電流と電磁気場の積に比例する。
【００７５】
したがって、メッキ槽５１下端に交流電磁石６０を設置する場合、図１３のように、開口部の近くで溶融金属２２に作用する電磁気力７３は重力方向とは反対方向に作用し、メッキ槽５１の上端から溶融金属２２に作用する電磁気力７２は重力方向に作用し、その大きさは交流電磁石６０に近い側、つまり、メッキ槽５１の下端開口部の近くでさらに優勢であるので全体的に溶融金属２２に与える電磁気力の方向は重力方向とは反対方向になって溶融金属２２のメッキ槽５１内部で浮揚させることができる。
【００７６】
一方、前記メッキ槽５１の短辺部側の下端角部では誘導電流７１の方向が変わって それによる電磁気力の方向も変わる。つまり、前記角部での電磁気力７５は重力方向に垂直な成分７５ａと重力方向に平行な成分７５ｂに分けることができ、前記角部を経て短辺部側では重力方向の電磁気力はなく重力に垂直な成分７５ａだけが存在する。
【００７７】
したがって、前記メッキ槽５１の短辺部側下端角部では溶融金属２２を浮揚するのに必要な重力反対方向の電磁気力が長辺部中央に比べて相対的に弱いので安定した浮揚効果を期待するのが難しくなる。
【００７８】
しかし、溶融金属冷却器５３を適用してメッキ槽５１内に凝固層５５を形成する場合より安定した浮揚効果を得ることができる。
【００７９】
図１４は本発明の第２の実施の形態による溶融金属浮揚装置において凝固層が形成された後のメッキ槽内部での誘導電流と電磁気力を概略的に示した模式図である
【００８０】
図１４のように、誘導電流の流れ経路７１は凝固層５５が形成される前と同一に形成されるが、メッキ槽５１下端部で溶融金属２２に作用する電磁気力は重力方向とは反対方向である垂直な成分だけが存在する。また、メッキ槽５１の短辺部側下端角部には凝固層５５が形成されることによって電磁気力の弱い重力方向成分に代わって溶融金属２２を支持するので、下端開口部への流出を防止することができる。
【００８１】
このようにメッキ槽５１の内部に形成される凝固層５５は短辺部下端内側面に付着するように形成されるが、その厚さは前記メッキ槽５１の短辺部内側壁面から重力に垂直な電磁気力成分が発生し始める距離まで形成されるようにするのが好ましい。
【００８２】
前記凝固層５５の厚さを決定する方法に関し更に詳細に説明すると次の様である。
【００８３】
つまり、メッキ槽５１の短辺部内側壁面から重力に垂直な電磁気力成分が発生し始める距離は交流電場による表皮深さ（ｓｋｉｎｄｅｐｔｈ：δ）とほとんど一致するので、凝固層５５の厚さを与えられた溶融金属２２と交流電磁気場の周波数によって決定される表皮深さ（δ）より厚く形成するのが好ましい。
【００８４】
ここで、前記表皮深さ（δ）は下記数式１から求めることができる。
【数１】
2006083472.tif 000003
【００８５】
ここで、ｆは印加する交流電磁気場の周波数であり、σは溶融金属の電気伝導度（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）であり、μは磁気透磁率（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ）を示す。
【００８６】
一方、メッキ槽５１内外部での温度を知れば凝固層５５の厚さは下記数式２によって決定される。
【００８７】
【数２】
2006083472.tif 000004
【００８８】
ここで、ｔｐｏｔはメッキ槽の短辺部側の壁厚さを示し、ｔｓｏｌｉｄは溶融金属の凝固層の厚さを示し、ｋｐｏｔはメッキ槽の熱伝導度（ｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）を、ｋｓｏｌｉｄは凝固した溶融金属の熱伝導度を示す。また、ＴＰｏはメッキ槽外壁の温度、ＴＰｉはメッキ槽内壁の温度を示し、Ｔｍは凝固層と溶融金属の境界面温度で金属の凝固点温度を示す。
【００８９】
したがって、前記温度測定器５７ａ、５７ｂでＴＰｉとＴＰｏを計測することによって前記数式２から凝固層５５の厚さ（ｔｓｏｌｉｄ）を設定することができるが、このような凝固層の厚さ（ｔｓｏｌｉｄ）は溶融金属の安定的な浮揚のために下記数式３を満たさねばならない。
【００９０】
【数３】
2006083472.tif 000005
【００９１】
本発明の前記第２の実施の形態による溶融金属浮揚装置の効果を知るために次の通りに実験をした。
【００９２】
まず、メッキ槽５１は１０ｍｍ厚さのステレンス鋼で製作し、下端開口部に６０Ｈｚの交流磁場（Ｂｒｍｓ）を０．３Ｔで印加した。前記メッキ槽５１の短辺部内側壁温度と外側壁温度の差を１００℃以上に維持して短辺部の凝固層５５最下部厚さ（ｔｓｏｌｉｄ）を前記数式１から計算された溶融亜鉛の表皮深さ（δ）である５５ｍｍより厚く形成することによって開口部から５００ｍｍ高さまで満たされたメッキ槽５１内の溶融亜鉛２２を安定的に浮揚することができた。
【００９３】
この時、メッキ槽５１の短辺部内側壁温度と外側壁温度の差が１００℃未満になれば凝固層５５の厚さ（ｔｓｏｌｉｄ）が表皮深さ（δ）より薄くなって短辺部側で溶融亜鉛の流出が発生した。したがって、実時間でメッキ槽短辺部の内側壁温度と外側壁温度を温度測定器５７ａ、５７ｂで測定して、これを基準に冷却能制御機６１は冷却剤供給バルブ６３を調節することによって前記メッキ槽短辺部の内側壁温度と外側壁温度の差を１００℃以上に維持して凝固層５５の厚さ（ｔｓｏｌｉｄ）を表皮深さ（δ）より厚く維持した。
【００９４】
一方、本発明の第３の実施の形態による溶融金属浮揚装置は前記第１の実施の形態と第２の実施の形態の技術的特徴を全て含む溶融金属浮揚装置である。
【００９５】
つまり、本発明の第３の実施の形態による溶融金属浮揚装置は、溶融金属が収容されて下端面にスロット形態の開口部が形成されるメッキ槽と、このメッキ槽の上端からあふれ出る溶融金属が臨時に貯蔵される附属槽と、前記メッキ槽の下端に位置して前記附属槽とは補助管を通じて前記メッキ槽とは噴出口を通じて連通するチャンバーと、前記メッキ槽の側面に隣接設置されて前記溶融金属がメッキ槽の開口部を通って流出しないようにこれを浮揚させる交流電磁石と、前記メッキ槽の短辺部下端内側面に凝固層を形成させる溶融金属冷却器を含んで構成される。
【００９６】
ここで、前記メッキ槽は長辺部と短辺部からなる略長方形の横断面を有し、前記附属槽は前記メッキ槽上端部の外側面周囲に沿ってバケット形態で形成される。
【００９７】
また、前記チャンバーは前記メッキ槽下端の長辺部側面に沿って形成されて前記メッキ槽内部に向かって上向きに傾いて形成されるスリット形態の噴出口を通じて前記メッキ槽内部と連通し、前記補助管は前記附属槽と前記チャンバーを連通するように連結する複数個の管で構成される。
【００９８】
記交流電磁石は前記附属槽とチャンバーの間で前記メッキ槽の長辺部外側面に隣接して設置されるコアと前記コアに巻き取られて交流電流が流れるコイルを含んで構成され、前記応用金属冷却器は前記メッキ槽の短辺部下端外側面に付着設置されて前記メッキ槽の短辺部下端内側面に凝固層を形成させる。
【００９９】
この時、前記溶融金属浮揚装置は前記凝固層が形成されるメッキ槽の短辺部下端内側面と前記メッキ槽の短辺部下端外側面に各々設置される温度測定器と、溶融金属冷却手段と連結されて供給される冷却剤の量を調節する冷却剤供給バルブ及び前記温度測定器と前記冷却剤供給バルブに連結されて測定された温度によって冷却剤の供給を制御することによってメッキ槽内部に形成される凝固層の厚さを調節する冷却能制御機をさらに含むことができる。
【０１００】
以上を通じて、発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、特許請求の範囲と発明の詳細な説明及び添付した図面の範囲内で多様に変形して実施することが可能であり、これもまた本発明の範囲に属するのは当然のことである。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の第１の実施の形態による溶融金属浮揚装置を概略的に示した縦断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態による溶融金属浮揚装置の一部を示した平面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ方向から見た縦断面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ方向から見た縦断面図である。
【図５】図１のＶ−Ｖ方向から見た横断面図面である。
【図６】他の実施の形態による溶融金属浮揚装置を示した横断面図面である。
【図７】本発明による溶融金属浮揚装置に形成される電磁気場を解釈した結果を示す模式図である。
【図８】本発明による溶融金属浮揚装置のメッキ槽から発生する誘導電流と電磁気力を概略的に示した模式図である。
【図９】本発明による溶融金属浮揚装置のメッキ槽下端開口部近くで溶融金属の流動場を数値解釈した結果を示す模式図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態による溶融金属浮揚装置を示した側断面図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態による溶融金属浮揚装置を示した正断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態による溶融金属浮揚装置の冷却器を説明するために概略的に示した模式図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態による溶融金属浮揚装置において凝固層が形成されないメッキ槽内部での誘導電流と電磁気力を概略的に示した模式図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態による溶融金属浮揚装置において凝固層が形成されたメッキ槽内部での誘導電流と電磁気力を概略的に示した模式図である。
【図１５】従来の溶融メッキ工程のためのメッキ装置を示した概略図である。
【符号の説明】
【０１０２】
２０ 溶融金属浮揚装置
２１ メッキ槽
２２ 溶融金属
２３ 排出口
２４ 附属槽
２６ チャンバー
２８ 補助管
３０ 交流電磁石
３１ 電磁石コア
３１ａ ポール
３１ｂ ヨーク
３２ 電磁石コイル
３３ 金属ストリップ
３８ 噴出口
４１ 電流経路
４２ 上端部での電磁気力
４３ 下端部での電磁気力
５０ 溶融金属浮揚装置
５１ メッキ槽
５３ 溶融金属冷却器
５５ 凝固層
５７ａ ＴＰｉ温度測定器
５７ｂ ＴＰｏ温度測定器
６０ 交流電磁石
６１ 冷却能制御機
６３ 冷却剤供給バルブ
７１ 電流経路
７２ 電磁気力
７３ 電磁気力
７５ 電磁気力
７５ａ 重力方向に垂直な成分
７５ｂ 重力方向に平行な成分
８１ 溶融金属
８３ メッキ槽
８５ シンクロール
８６ スタビライジングロール
８９ 金属ストリップ
ＴＰｉ メッキ槽内壁の温度
ＴＰｏ メッキ槽外壁の温度
Ｔｍ 凝固層と溶融金属境界面の温度で金属の凝固点温度
ｔｐｏｔ メッキ槽の短辺部側の壁厚さ
ｔｓｏｌｉｄ 溶融金属の凝固層の厚さ
ｋｐｏｔ メッキ槽の熱伝導度
ｋｓｏｌｉｄ 凝固した溶融金属の熱伝導度
【図１】
2006083472.tif 000006
【図２】
2006083472.tif 000007
【図３】
2006083472.tif 000008
【図４】
2006083472.tif 000009
【図５】
2006083472.tif 000010
【図６】
2006083472.tif 000011
【図７】
2006083472.tif 000012
【図８】
2006083472.tif 000013
【図９】
2006083472.tif 000014
【図１０】
2006083472.tif 000015
【図１１】
2006083472.tif 000016
【図１２】
2006083472.tif 000017
【図１３】
2006083472.tif 000018
【図１４】
2006083472.tif 000019
【図１５】
2006083472.tif 000020